Математический анализ 1 — Совбак ВШЭ и РЭШ, 2025 final

Совбак ВШЭ и РЭШМатематический анализ 12025final
Скачать задачи PDF

Задача 1

20 баллов

Какие из перечисленных утверждений являются верными?

В каждом пункте начните ответ со слов «Верно» или «Неверно». Приведите доказательство или контрпример.

  1. При x→+∞x\to+\infty справедливо соотношение

    ∣o(x2)∣=o(x).\sqrt{|o(x^2)|}=o(x).
  2. Пусть X⊆RX\subseteq\mathbb R, функция f(x)f(x) определена на XX, а F1(x)F_1(x) и F2(x)F_2(x) — две первообразные функции f(x)f(x) на XX. Тогда существует константа c∈Rc\in\mathbb R такая, что

    F1(x)=F2(x)+c.F_1(x)=F_2(x)+c.
  3. Если для некоторой определённой на R\mathbb R функции f(x)f(x) и любого a∈Ra\in\mathbb R выполняется

    ∫a−1af(x) dx=1,\int_{a-1}^{a}f(x)\,dx=1,

    то f(x)f(x) — константа на всей вещественной прямой.

  4. Пусть f(x)f(x) интегрируема на [1,+∞)[1,+\infty), а

    F(x)=∫1xf(t) dt.F(x)=\int_1^x f(t)\,dt.

    Тогда F(x)F(x) — первообразная f(x)f(x) на [1,+∞)[1,+\infty).

  5. Пусть A⊆RA\subseteq\mathbb R, а BB — множество всех предельных точек AA. Тогда A∪BA\cup B — замкнутое множество.

Задача 2

16 баллов

Дана функция

f(x)=14x−x.f(x)=\frac{1}{4^x}-x.

Постройте эскиз графика f(x)f(x).

Укажите область определения и найдите множество всех значений f(x)f(x). Укажите точки разрыва. Укажите интервалы возрастания и убывания f(x)f(x). Найдите точки локальных и глобальных экстремумов, а также сами локальные и глобальные экстремумы.

Найдите вертикальные, горизонтальные и наклонные асимптоты. Укажите промежутки, на которых функция f(x)f(x) выпукла и вогнута.

Задача 3

12 баллов

Вычислите пределы:

  1. lim⁡x→0ln⁡(1+2x−x2+x3)−sin⁡(4x2)cos⁡(πx)x+x2−x3.\lim_{x\to0} \frac{\ln(1+2x-x^2+x^3)-\sin(4x^2)\cos(\pi x)} {x+x^2-x^3}.
  2. lim⁡x→1sin⁡(cos⁡(πx))+2tan⁡((x−1)3)cos⁡(sin⁡(x−1))−1+tan⁡((x−1)2).\lim_{x\to1} \frac{\sin(\cos(\pi x))+2\tan((x-1)^3)} {\cos(\sin(x-1))-1+\tan((x-1)^2)}.
  3. lim⁡x→+∞((x+2)ln⁡(x+2)−2(x+1)ln⁡(x+1)+xln⁡x).\lim_{x\to+\infty} \left((x+2)\ln(x+2)-2(x+1)\ln(x+1)+x\ln x\right).

Задача 4

12 баллов

Найдите неопределённые интегралы и укажите области, на которых они определены:

  1. ∫sin⁡(2x)cos⁡(4x) dx.\int \sin(2x)\cos(4x)\,dx.
  2. ∫dxxln⁡xln⁡(ln⁡x).\int\frac{dx}{x\ln x\ln(\ln x)}.
  3. ∫dx1+x.\int\frac{dx}{1+\sqrt{x}}.

Задача 5

4 балла

Найдите несобственный интеграл или докажите, что он расходится:

∫01x2+1x3 dx.\int_0^1\frac{x^2+1}{x^3}\,dx.

Задача 6

4 балла

Найдите интеграл или докажите, что он не существует:

∫01xD(x) dx,\int_0^1 xD(x)\,dx,

где D(x)D(x) — функция Дирихле.

Задача 7

8 баллов

Исследуйте ряды на сходимость:

  1. ∑n=1∞(−1)n2n+5nln⁡n.\sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^n\sqrt[n]{2n+5}}{\ln n}.
  2. ∑n=1∞(n!)22n2.\sum_{n=1}^{\infty}\frac{(n!)^2}{2^{n^2}}.

Задача 8

10 баллов

Василий Иванович взял в банке кредит в сумме NN на бесконечное количество лет.

Каждый год он обязан платить в качестве процентов долю δ∈(0,1)\delta\in(0,1) от оставшегося тела кредита. Например, за первый год он заплатит в качестве процентов δN\delta N.

Василий Иванович решил погашать тело кредита по следующему правилу: каждый год он будет уменьшать тело кредита на долю α∈(0,1)\alpha\in(0,1). Например, во второй год его задолженность составит N−αNN-\alpha N.

  1. Определите общую сумму

    S=S(α,δ),S=S(\alpha,\delta),

    которую Василий Иванович выплатит банку в качестве процентов за всю жизнь.

  2. Предположим, что у Василия Ивановича нет собственных накоплений, ежегодный заработок равен II, потребление равно нулю, а альтернативных способов инвестирования нет.

    Определите разницу в переплаченных процентах между выбранной Василием Ивановичем стратегией погашения кредита и оптимальной для него стратегией.

Задача 9

7 баллов

Вовочка проводит всевозможные касательные к части графика функции

f(x)=1x,f(x)=\frac1x,

лежащей в первой четверти координатной плоскости.

Каждая касательная отсекает от осей координат треугольник. Среди всех таких треугольников найдите треугольник с наименьшей и наибольшей площадью, если они существуют.

Чему равны наименьшая и наибольшая площади?

Задача 10

7 баллов

Определите область сходимости функционального ряда

∑n=1∞n2e5nx.\sum_{n=1}^{\infty}\frac{n}{2e^{5nx}}.